6AQ5 PP : J-FETを測定してペアをつくる

頭も手も冷えて固まってしまうとやっかい。急ぐ予定は無いけれど、時間の余裕を見て少しづつ動かします。

[ 完成したアンプの詳細はこちら ]

　シングルアンプを作ったけれど、6AQ5はまだ残っています。プッシュプルアンプも作るつもりで調査開始。手持ちで出番の無さそうな部品をなるべく活用してやりたいです。

　私室の小型アンプの一員として作ります。シャシーの上にはMT管なら４本載りますが、プッシュプルの出力管４本で目一杯。必然的にドライバは半導体になります。所要ゲインは120～150倍で振幅はP-Pで20Vぐらい。いろんな回路が考えられますが、小型アンプらしく電源部も含めてなるべく簡単な回路にしたいです。

　手もとにあるアンプにはP-K分割(いわゆるアルテック型)が多いです。この回路もそのまま半導体に置き換えできますが、ゲインと振幅を考えるとあまり旨みは無さそう。
　ボスキャラの6CA7-PPアンプは差動２段回路です。6SN7-PPアンプでは高gmのFETをカスコードで使って差動を１段で済ませた回路を使いました。差動増幅回路はシンプルで高性能ですが、電源が面倒です。
　わが家にはミュラード型の回路のアンプはありませんから、これを半導体で作ることを考えてみました。この回路は振幅も比較的大きくとれ、増幅が２段になるのでゲインも高くなります。手持ちの2SK30Aを使うつもりで回路を組んでみました。

　2SK30Aの耐圧は50Vですから、安全を見て電源電圧45Vで考えます。差動の下へ引く分を電源の約1/3としても、P-Pで20Vの振幅はなんとかなります。この電圧では１段ではゲインが不足しますが、２段目のゲインを合わせるとじゅうぶん足ります。FETに流す電流は小さくて済みます。
　電源の45Vは、真空管の回路から抵抗とツェナーダイオードで落とすことにします。ここに流れる電流は出力管のSGの電圧の変動を(僅かですが)抑える効果があります。

FETを測定してペアを作ります

　ミュラード型の説明はいろいろありますが、私は２段目は差動アンプの一種と考えています。差動アンプを１段で安定してバランス良い動作をさせるには２個の電流の差が小さいことが重要。特に今回は電源電圧に対して出力振幅を大きく取る必要がありますから、この点でもばらつきが大きいと困ります。 手もとには2SK30AのYランクの物が14個ありますが、ここから２組のペアが作れるでしょうか。

　FETを選別してペアを作る場合、普通はIDSSを測ります。同種のFETの場合、IDSSの分だけ平行移動した感じで特性のカーブがだいたい重なります。そのため、(特性を外れていなければ)IDSSが同じ個体は同程度のバイアス電圧になるはずです。
　差動アンプの場合は２個を流れる電流は共通抵抗で決まります。この電流の1/2を流すバイアス電圧が揃っていると具合が良いです。IDSSを測るかわりに、一定の電流が流れる時のゲートの電圧を測ることにしました。手持ちの余剰部品や解体部品を使って測定治具を即席バラックで作りました。

　 実験用の12Vの電源があります。ゲートをマイナスにしなければならないので、ダイオードを直列に入れてソースを嵩上げします。ボリウムでゲートの電圧を加減します。ドレインに入れた抵抗の電圧からFETを流れる電流が判ります。所定の電流になるようにボリウムを加減して、その時のゲート電圧を測ってペアを作れば、差動アンプに組んだ時にも良く揃うはずです。
　測定すると、14個のうち２個は上下に大はずれで、その他もけっこうバラついていました。それでも中ほどの値で２組のペアが得られました。これで長年寝ていたFETも活躍できそうです。ほかの部品も少しづつ準備を進めます。

6AQ5 Single : 製作しました

ゆっくり準備して来たアンプの製作。おおまかに見れば昔の初歩のラジオ製作っぽいです。動き出せば早いです。

　始動した6AQ5シングルアンプ製作。主要部品は揃いました。回路もじっくり検討しました。そろそろ頃合い。雑事が一段落したのを機会に行動開始。まずは市内に出るついでに、回路図から拾った買い出しリストを持って日本橋へ。もう終着点が近いですから、余分な物は買いません。
　コンデンサは余分に買った物や余りものをかなり活用できましたが、抵抗は数本を除いて新規購入です。今回は入手しやすそうな部品ばかりですが、日本橋の部品屋もわずか４軒だけになって、種類によっては値が揃っていなかったりすることもあります。最悪は数軒ハシゴも覚悟したのですが、幸い１軒目ですべて揃いました。部品の値段よりも交通費がかかり、探して店を巡る時間がかかるというのは子ども時代と同じです。

6AU6 と 6AQ5

　ここしばらくの間に同じようなアンプをいくつか作りました。その中でも今回はごく普通の造りです。前面と背面の部品配置は同じですし、上面も位置の調整ぐらいです。筐体加工はスムーズにできました。入出力端子とかトランスとかネジ止め組み立てまで半日ぐらいの作業。
　内部の部品の取り付けと配線の引き回しについては、実作業の前にゆっくり図上演習しています。じっくり見直したので、組み立て後に回路を変更することはまずないでしょうが、抵抗などを変更しなければならい事はあり得ます。入力部と出力段は立ラグで中継するようにしました。その間の部品は平ラグ板に集中させます。配線を引き回して、部品を盛りつけてと、ちまちま進めて半日ぐらい。

　今回は全体に素直な回路です。気になるのは各部の電圧ぐらい。まずは管を挿さずに通電。真空管モノではこの段階がいちばん緊張します。その後、真空管を挿して各部の電圧チェック。高圧が少し低いですが、おおむね予定の値でした。試しに入力を入れてみると、ちゃんと音が出ました。
　電源トランスは、定格に対してやや軽い使い方ですが、200Vの端子をブリッジ整流して230Vぐらいしか出ません。どうやらこのトランスは電圧降下が大きいようです。

　そのまましばらく音出し。6AQ5は古い新品で、6AU6は長く寝ていた中古。最初は何か発振しているのかと思うほど妙にキンキンした音でしたが、30分ほど鳴らしているうちに落ち着いて来ました。

　今日は少し大き目の音で馴染みの音楽をいろいろかけました。しばらくは低音がだぶついて中音がダンゴになっていましたが、数時間するとなんとなく馴染んで来たようです。まだ本調子では無いでしょうけど、響きが綺麗で音量感もほどよい感じです。このまましばらく鳴らすつもりです。

6AQ5 Single : 部品が揃いました

急ぐ航海ではないけど、あまり停泊しているとフジツボが生えます。そろそろ動き出す準備。

　この6AQ5アンプは予定外の製作。余禄の分はたっぷりと楽しみます。成り行きでやって来た真空管だから、部品も折りをみながら少しづつ集めています。
　シングル用で7kΩのトランスはいろいろあります。その中からイチカワ製の物を選びました。先に6BX7-GTのアンプに使用したのと同じ物です。大きさから見るとかなり余裕を見込んだ定格と思われます。イチカワのトランスはどのみち通販で購入するしかないのですから、時間の合間を見て購入しました。

　これで主な部品は揃いましたから、シャシー加工に向けて部品配置を考えました。使用する電源トランスには静電シールドなど何もありません。出力トランスはこれとなるべく離して置きます。このアンプではMT管４本が載ります。信号や電流の流れは一直線になるのが綺麗ですが、12BH7A-PPアンプでは甘く考えてノイズを拾いましたから、初段の真空管もなるべくトランスから離して置きたいです。
　真空管は6AU6を前6AQ5を後に置いて、信号は前から後ろへ行って90度曲がる流れにしました。6BX7-GTシングルアンプと同様の流れですが、今回は部品を３つにまとめてラグ板に付け、真空管と交互に置くようにします。

主要部品の大きさと配置の確認

　手持ちの部品から使えそうな物を拾い出ししまた。真空管ソケットは黒い樹脂モールドと白いタイト製を２個づつ使います。色違いにしておけば真空管の誤挿入防止になります。放熱の良いタイト製を6AQ5に、寸法精度が高くてかっちりするモールド型を6AU6に充てます。

　ここまでの製作では手持ちの部品をなるべく消費するようにしました。買い置きや計画変更による余剰品のほか、比較的状態の良い解体部品とか。今回も同様ですが、すでに使い切ってしまった物もあります。時間を見て日本橋に買い出しに行かなければなりませんから、足りない物をしっかりと拾い出してリストを作らなければなりません。それまでに、もう一度回路定数の確認です。

※ イチカワは真空管用トランスの製造販売を2022年1月で終了しました。
※ ラジオ少年は2024年３月末で頒布事業を終了しました。

6AQ5 Single : 進化した電解コンデンサ

あちこち春の花が咲いています。梅雨になるまではまだしばらくありますが、お出かけの合間に時間のかかることを少しづつ。

　6AQ5シングルアンプ。電源トランスに続いて、どのみち必要になる部品の調達を進めています。今度は電源部のケミコンです。
　アルミシャシーに真空管アンプを組みます。昔風のデザインでは、電源トランスの側には足で立つブロックコンデンサが定番。しかし昔のような耐圧の高いブロックコンデンサはほとんど流通しておらず、あってもたいへん高価です。6CA7アンプでは仕方なしにこれを購入しました。
　耐圧と容量の点だけであれば、普通の基板付け用が無いことは無いのですが、見た目があまりに貧弱です。6SN7-PPアンプでは、苦し紛れに基盤付け用コンデンサの中から耐圧と容量がちょうど良さそうな物を購入しました。昔のコンデンサに比べるとすっご く小さいのですが、小型アンプの大きさに合わせて見ると不釣り合いという程ではありません。そこから思いついて探して、これの直径に合う足(バンド)を購入しまし た。シンデレラの物語ではありませんが、うまく合う足を探すのはたいへんでした。単価は安かったですが、通販でけっこう費用がかかりました。

逆シンデレラ物語 ： 足に合うコンデンサを探しました

　その後の6BM8アンプの時には、逆に手持ちの足を使うことを考えました。この逆シンデレラ方式はうまく行きました。ネット通販で探すと直径25mmのコンデンサがいくつかあり、その中から見かけを重視してなるべく背の高い物を選びました。スイッチング電源用の自立型のコンデンサで、あとで規格を見ると昔のケミコンとは比較にならない高性能でした。

　今回も 基板付け用コンデンサを使うことにしました。手持ちの足は使い切ってしまっていますが、ジャンク屋で25mm用の足を入手できました。先に使用した品種ではありませんが、同じぐらいの大きさのコンデンサがちょっぴり安く見つかりました。これはスルーホール実装用ですが、端子に直接部品をハンダ付けして使うのでは無いので問題ありません。
　定格の350V220μは12BH7-PPのシャシーに載っているのと同じですが、大きさはずいぶん違います。そして小さくても性能はこちらが遙かに上。電気的特性で音が良くなることは無いでしょうが、耐熱105度で耐リップル550mAで保証寿命8000時間というのはすごく信頼感があります。

12BH7A PP : アルテック型を子細に見直す

だいぶ春らしくなって来ました。

　本格的に暖かくなる前にと、大物の6CA7-PPアンプに繋ぎ替えて、締め切った部屋でちょっと大きめに鳴らしてみました。お馴染みの曲のほかに、最近はあまり聴かないアルバムもかけてみると、記憶にある曲と感じが違いました。音の粒立ちが良くて小さい高音が鋭く定位して聴こえます。奇妙に感じて他のアンプに繋ぎ替え。
　定番の12BH7-PPに繋ぎ替えると、曲全体の感じは同ですが、この粒つぶした定位感は無くなりました。出力の違いかしら。しかし非力な6SN7-PPでも同様にはっきり粒立ちして聞こえます。6Z-P1シングルアンプでは、(低音の響きは劣りますが)高音は6CA7に近い感じ。つまり、この曲はこういったキラキラ粒つぶな録音のようです。どうしても音像がぼやけがちのバスレフスピーカーでは気づかなかった違いが、硬くくっきり鳴るスピーカーで露わになった感じです。

　そうなると、12BH7-PPアンプに問題があることになります。しっかり聴く と、大きな音と被さると小さな音が溶けて鈍ったようになる感じです。単なる歪みとは違う感じで、混変調のようでもあり、スルーレートが足りないというような感じとも何か違います。

箱入りの新品たち : 中古の管が元気なので今のところは出番なしです。

　設計に勘違いが無いか丁寧に見直しましたが、その過程で気づいたこと。位相反転は普通のP-K分割ですが、思い込みから見落としがありました。出力段の側から見た事ばかり考えていましたが、ドライブ段の側からも見直す必要がありました。12BH7Aの入力容量は大きいですが、6BL8の三極部でじゅうぶんドライブできます。ただ、この時に素でインピーダンスの低いカソード側にはそのまま入力容量を充放電する電流が流れます。この電流がワルサしている気がします。 この問題を減らすため、カソード側が無理に頑張らないように、グリッドへ直列に抵抗を入れることを考えました。

 　大型で感度の高い出力管でには、安定性のためにクリッドに数kΩの抵抗を直列に入れることがあります。6BX7-PPアンプには一種のおまじないとして1.5kΩの抵抗を入れましたが、倹約設計の12BH7-PPでは入れずに直結にしていました。この違いが微妙に効いているのかもれしません。
　この抵抗を大きくすればどうでしょうか。5kΩぐらいを入れてやるとドライバがかなり楽になるはずです。直列に抵抗が入ると、出力段から見たインピーダンスは上がりますが、10kΩぐらいでも問題無いでしょう。この抵抗と出力段の入力容量でローパスフィルタになりますが、この程度ではハイ落ちというほどにはならずに済みます。直流的には誤差の程度で全然問題無いです。

　という事で、急遽ハンダごてを起動。手持ちのあった6.8kΩの抵抗を各グリッドに入れました。カソード側だけでも良いのでしょうが、そこは気分の問題です。改修は簡単に済みました。で、鳴らすとあきらかに定位感がくっきりと向上していました。低音の響きも一段豊かになった感じです。長い間、ずいぶん損してきた気がします。P-K分割の３極管アンプにはこの抵抗が有効と思われます。近いうちに、6BX7-PPアンプも手直ししようと思います。

6AQ5 Single : 回路の検討

製作した6AQ5シングルアンプは こちら


なにごとも余裕がかんじん。ゆったり考えると思いつくことはあります。思いつきを形にするにはまた余裕が必要。

　先日の思いつきの、ドライバに6AU6を使う案をSPICEで検討。規格表の小さなグラフ相手に悩むよりも早くて簡単です。これと合わせて、Ａ案の出力段の動作も詳細に検討。

　ビーム管らしく、肩まで使うならロードラインは低く平らに。当然小細工無しで素のビーム管動作。プレート損失を6Wに抑えると、250Vでは24mA。出力トランスに7KΩを使うとして、最適そうな動作点を考えます。振幅が肩まで行かないうちにカットオフぎみになります。プッシユプルならこれでも全然問題無いのですが、今回はシングル。肩まで振ってもカットオフしない程度に電流を流すなら、220V～230Vぐらいまで下げべき。実際のスピーカー負荷では高域ではインピーダンスが上がりぎみになりますが、普通は振幅が大きくなるのは低域。このあたりは微妙です。
　SPICEによると、この時のカソードは約8Vで、G2の電圧は165V。　このG2電圧から前段の電圧を作ります。真空管が暖まるまでの間に前段あたりのコンデンサに高い電圧がかかるのを避けるため、いくらか分流して下に引きます。
　B電圧は240～250Vぐらい。G2電圧は抵抗で落として作りますが、3～4mAほど分流してやれば大出力での低下を5Vぐらいに抑えられそうです。前段が1mAあまり使いますから、分流抵抗には2.5mAぐらい流せば済みます。

6SN7-PPアンプ 位相反転部の出力波形

　次は初段の計算。所要ゲインは約100倍で振幅は±8V。G2の電圧からデカップリングで１割ぐらい落とすとして150Vほど。余裕を見て、G2の電圧を1/3ぐらいにすると、プレート電流が0.9mAほど。所要ゲインからプレート負荷を82KΩとすると、プレート電圧が1/2ぐらいに来ます。けっこういいかんじ。この方向で進めそうです。

[ これをやってて気づいたこと ]
　6AU6って、今まで電圧増幅に使ったことが無かったので動作例とかノーチェックでした。使い慣れた6BL8の５極部が6AU6似と言われてそう思い込んでいたのですが、あらためて見直すとかなり違っていました。もともと出自が違うのですから当然のような気もします。
[ ついでに見つけたこと ]
　6AQ5にはレス玉の5AQ5があり、テレビに使われてるのを見たことがあります。データシートを見ていると、用途に垂直偏向出力が載っていましたが・・・・そのデータは３結にして使う場合。6AQ5はG2が弱いので３結やULは不向きと言われたのをそのまま信じていましたが、ピーク電圧や電流の大きな(そのかわり損失は小さい)偏向回路で使って問題無いなら、やはりこれは発熱が大きな使い方が問題だったのでしょう。

6AQ5 Single : 回路とゲインの検討

先を急ぐ航海ではありません。ゆっくりまわりを見回すことも大切。遊べるところでは遊ばなきゃ。まずは始動。

　使用するトランスの大きさなども関係しますが、ミニアンプのシャシー上にはMT管なら４本載ります。Ｂ案は、出力管を４本載せてプッシユプルにするかわりにドライバは半導体というプラン。対してＡ案は、出力管２本でシングルアンプにして、ドライバに双３極管を１本使って３球というプラン。
　双３極管を使ったのは、こういった小型のシングルアンプは３極管をアタマにした２段アンプという思いこみがあったからです。シングルの３段アンプは、安定性や歪みの点で不利ですから、素直に考えれば２段アンプなのですが、アタマが３極管でなければいけないことは無いのです。

　私室のミニアンプは出力は小さくてもゲインが必要です。３極管の１段ではどうしてもゲインが足りません。6BM8シングルアンプと6BX7シングルアンプでは、前にフラットアンプを置いてゲインを補いました。6BM8は複合管ですから、μ70の３極部を使わなければいけませんでした。6BX7アンプは その製作のきっかけから３極管でドライブするのは必然でした。

　昔のラジオ少年のアンプ製作では、単純で安くて出力が大きいことが大事。仕上がりゲインとかNF量とかはまったく適当でした。昔の製作記事を見直してみると、出力管は定格いっぱいで使って、前段もゲインを高くとり、その上で不安定でない程度に少しNFがかけられたら良いというような設計が多いように感じます。
　トーンコントロールとかを前に置けばここでゲインを取れますから、出力アンプ部の感度は低くて済みます。高価で面倒な５極管よりも単純な３極管。12AX7は２個入りなのでステレオにちょうど良いし、1個で良ければラジオ用でおなじみの6AV6がある。
　入力容量の大きな３極管をドライブするなら３極管という意味もあったかもしれませんが、6AR5や6BQ5ならその心配はありません。だいたい、高抵抗高μの３極管で無理にゲインを稼ぐようではむしろ逆効果のはずなのですが。

6AU6:高周波用なので外側の円筒はシールドです

　実用ラジオはスーパーヘテロダインで、音声増幅の初段は6AV6が普通でした。しかし初歩のラジオ製作の定番は並３や並４。出力管の前は検波増幅の５極管で、古くは6C6が、MT管では6AU6が多く使われていました。6AU6は本来は高周波用ですが、オーディオにも使われた管です。6AU6はちびっこい７ピンMT管で、デザイン的にも不都合は無いです。昔ラジオ少年のアンプ製作としては、前が6AU6というのもアリではないかしら。中古ですが何本か手持ちがありますから、これを使うことを考えてみます。

　6AU6は高gmの５極管です。電圧を上げてしっかり電流を流して使えば高い増幅率が得られますが、今回はそれほどのゲインは要りません。ほど良いゲインになる動作を選べます。出力管のG2の電圧を下げて使いますから、初段の電圧はこれより低くする方が回路が簡単で済みます。そうすると、ほど良いぐらいのゲインになるのではないかしら。とりあえずSPICEで遊ぶネタができました。